移动机器人路径识别与跟踪的计算机仿真

该文介绍了利用面向对象的可视化编程技术设计移动机器人路径识别与跟踪动画仿真系统的方法,该仿真系统包括移动机器人运动学实现、真实化处理、决策系统等,该系统能够非常真实地反映移动机器人进行路径识别和跟踪的过程,利用该系统可以很好地对移动机器人路径识别和跟踪的控制方案进行研究和优化.     

非完整移动机器人的自适应滑模轨迹跟踪控制

针对动力学模型描述的非完整移动机器人系统，研究了其在未知参数和不确定性干扰下的轨迹跟踪控制问题，基于反演技术和自适应滑模控制的思想设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。谊控制律将系统分解为低阶子系统来处理，利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器设计，并具有直观的稳定性分析．满足了移动机器人的轨迹跟踪要求，且具有设计方法简单、鲁棒性强的特点。仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性。     

基于观测器设计的移动小车自适应轨迹跟踪控制研究

提出了一种基于观测器设计的自适应轨迹跟踪控制算法，在无法准确测量移动机器人位姿的情况下，基于其完整动力学模型，实现机器人轨迹跟踪控制问题。方法考虑了实际参数的移动机器人完整动力学模型，将位姿观测器和自适应控制策略相结合，设计了一种移动机器人完整的自适应观测器轨迹跟踪控制策略。仿真结果表明该控制策略的正确性和有效性。     

未知环境下非完整轮式移动机器人运动规划

将Bug算法与基于滚动窗口的路径规划相结合,提出改进的移动机器人路径规划方法.该方法无需计算障碍物的边线解析式,仅考虑必须的传感数据,从而提高了计算效率.根据建立的移动机器人通用动力学模型和无打滑非完整运动约束条件,采用非线性反馈线性化方法设计了轮式机器人的轨迹跟踪控制器.建模时直接以两驱动后轮的角速度为控制输入,降低了跟踪误差.同时考虑左右车轮的速度限制,以保证规划路径的平滑.最后,与Bug算法、势场算法和模糊控制算法进行对比实验,验证了该算法的有效性.     

汽车主动悬架系统的最优跟踪控制

研究汽车主动悬架系统的线性二次型最优跟踪控制问题.基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型,通过利用参考输入外系统的状态来构造前馈控制作用,得到了系统的最优跟踪控制律.该跟踪控制律由状态反馈项和前馈补偿项构成,前馈增益可以通过求解矩阵方程得到.仿真算例表明了采用前馈反馈控制方法进行悬架系统最优跟踪设计的有效性.     

移动机器人路径规划技术的现状与展望

移动机器人技术研究中的一个重要领域是路径规划技术。它分为基于模型的环境已知的全局路径规划和基于传感器的环境未知的局部路径规划。综述了移动机器人路径规划技术的发展现状，指出了各种方法的优点与不足。最后对移动机器人路径规划技术的发展趋势进行了展望。     

一种位-姿交替控制的机器人路径跟踪方法

建立了非完整移动机器人的离散化运动学模型。根据机器人位姿定位问题的描述,设计了基于人工驾驶思想的路径跟踪模糊控制器。针对机器人相对于位姿目标点的方向误差和姿态误差之间的耦合矛盾,提出一种位-姿交替控制的路径跟踪方法。当存在较大位置误差时进行位置控制以实现快速跟踪,当位置误差较小时进行姿态控制,两者根据误差的大小交替进行。仿真结果表明了该模糊控制器的有效性和对路径跟踪的快速性。     

一种3自由度自动导引车的运动学建模与仿真

具有两个可操舵驱动轮的自动导引车是一种3自由度运动平台，由于它能在平面上自由行驶，实现位置和方位的独立控制，具有很高的灵活性和机动性。本文建立了小车的逆运动学模型，对其运动特性进行了解析，并在此基础上对小车的路径跟踪运动进行了仿真研究。     

基于非线性跟踪的混沌反控制

针对连续仿射非线性系统，提出一种基于非线性跟踪的混沌反控制统一方法。设计了非线性跟踪控制规律，使非线性非混沌系统跟踪混沌输入信号，从而使非混沌系统产生与混沌输入信号拓扑共轭的混沌现象。仿真结果表明，该方法能够在线性可控和相对阶大于3的仿射非线性系统中产生混沌现象。     

移动机器人的快速终端滑模轨迹跟踪控制

针对基于动力学模型描述的非完整移动机器人轨迹跟踪问题,给出了一种快速终端滑模控制器设计方法,该方法结合反演(backstepping)设计和快速终端滑模控制的思想,实现了非完整移动机器人全局快速轨迹跟踪控制,并且能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹。该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量简化了控制器的设计,具有直观的稳定性分析,设计方法简单。仿真结果验证了该控制器的正确性和有效性。     

五自由度无轴承同步磁阻电机逆系统解耦控制

在阐述二自由度无轴承同步磁阻电机和三自由度混合磁轴承工作原理基础上,推导出五自由度无轴承同步磁阻电机状态方程,采用逆系统方法将五自由度无轴承同步磁阻电机这一非线性、强耦合的多输入多输出系统解耦并线性化为伪线性系统,并应用线性系统理论设计闭环控制器,最后采用Matlab软件环境构建了仿真系统,对转子起浮特性及解耦性能进行了仿真。仿真结果表明:这种解耦控制策略能够实现五自由度无轴承同步磁阻电机各个被控量之间的动态解耦,并且系统具有良好的动、静态性能。     

六自由度跳伞模拟训练系统设计与实现

针对当前的跳伞模拟平台无法全方位还原跳伞各阶段六自由度运动过程的问题,设计并实现了六自由度跳伞模拟训练系统。设计了模拟器的体系结构,并说明了跳伞运动解算、六自由度运动平台、操纵负荷、虚拟现实视景、体感营造、教员控制台等分系统的实现。该系统通过引入六自由度电动平台,带动受训者模拟跳伞各种姿态,帮助受训人员掌握跳伞操纵动作,增强姿态保持能力;利用虚拟现实技术,还原三维跳伞场景,训练临场感强、效果逼真,对提高跳伞训练质效、促进部队战斗力建设具有重要意义。     

飞行模拟器六自由度运动系统的实验研究

介绍了自主研制的飞行模拟器液压六自由度运动系统试验样机,并以该样机为试验研究对象,对其控制系统的特点和适用的控制策略作了探讨,提出了具有输入、输出前馈补偿的模糊自适应PID控制策略。并用该控制方法,对并联六自由度运动系统的运动性能作了实验研究,结果表明所研制的试验样机是成功的,为飞行模拟器六自由度运动系统的工程实践和并联六自由度运动系统在其它领域中的扩大应用奠定了一定基础。     

三自由度直升机模型的无静差跟踪控制

三自由度实验室直升机模型是典型的高阶多输入输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性,其俯仰、倾斜和旋转三轴运动方程,能够部分模拟实际直升机的飞行特性,是控制理论教学和研究的有力工具。采用基于内模原理的无静差跟踪控制方法设计能够同时实现扰动抑制和鲁棒跟踪的无静差跟踪控制器,应用LQR方法设计系统状态反馈增益,将设计的线性解耦控制器应用到原非线性耦合模型上,计算机仿真和实时实验结果表明能够很好的实现轨迹跟踪控制。     

基于表面肌电控制的虚拟人机交互系统

实现了一种基于肌电信号手势识别的实时虚拟人机交互系统。系统采集受试者执行六类不同手势动作时的上肢肌肉表面肌电信号,对其进行模式识别,并将识别结果作为虚拟物体的控制信号,控制虚拟飞机执行三个自由度的飞行动作,从而实现人与虚拟环境的友好交互。对10位受试者进行的单用户和多用户控制测试实验表明,实现的虚拟人机交互系统可实现基于肌电信号的虚拟人机交互,且具有虚拟环境生动形象、控制准确率高等特点。     

开环和开闭环结合的机器人视觉伺服

为尽量减小视觉系统采样频率低对视觉伺服动态性能的影响,提出了视觉开环的机器人视觉系统,仅进行一次视觉采样,分析了系统的鲁棒性,并在二自由度机械手上进行了仿真实验研究,0.2秒就完成了调节过程;为进一步提高系统的鲁棒性和消除稳态误差,提出了开闭环结合的视觉伺服系统,仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于二步线性化的实验直升机模型跟踪控制

一种基于二步反馈线性化方法设计解耦跟踪控制器,应用于一个三自由度(3-DOF)直升机实验系统。3-DOF直升机实验模型是典型的高阶多输入设计的多输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性。基于该仿真平台,将线性化系统分解成两个子系统,定义输出为输出误差积分以实现积分控制,按照输入-输出线性化方法通过坐标变换和输入变换对其线性化模型全状态精确线性化,实现了系统完全解耦,对扩展系统按照线性LQR方法设计跟踪控制器。计算机仿真和实时控制表明系统能够很好的跟踪高度和旋转速度参考轨迹。     

平面自由运动半物理仿真系统的初始条件实现

提出了一种平面自由运动半物理仿真系统的设计,对系统仿真试验的初始条件形成过程进行了具体阐述。系统中应用了一种平面两自由度直角坐标运动装置,用于完成系统驱动及速度和位置控制,同时这种运动装置能够进行直角坐标跟随运动,并与其末端测量机构共同实现对平面自由运动物体的高精度大范围位姿测量。建立了系统的运动学模型,并设计相应的控制算法实现试验所需的运动过程,采用半闭环和闭环相结合的方法有效控制系统的末端累积误差;针对提出的复合测量方法,建立了测量原理的数学模型,并进行了精度分析和仿真计算。实验证明这种设计和相应的控制测量方法合理可行。     

摩托车半主动悬架分层预测控制及仿真

行驶平稳性和乘坐舒适性是衡量车辆悬架性能优劣的重要指标，而基于磁流变技术的半主动预测控制与其它控制方法的结合则是改善悬架性能的一种先进控制方法。为提高控制效果，提出了一种悬架振动分层建模预测控制的新思路，即将前后轮系均看作是相互独立的底层二自由度系统，推导出协调底层关系的上层关联动力学方程，结合轴距预测和LQR优化控制方法，以前轮检测到的路面激励作为后轮下一步输入的激励，然后以簧载质量质心处的垂直加速度和俯仰加速度为上层控制目标进行协调，继而得到所需的半主动控制力。通过对一个四自由度摩托车模型的仿真计算表明，该方法在线计算量少，前后轮系易于采用不同的控制策略以提高控制效果。该方法对于多轮系车辆的振动控制提供了一个崭新的思路。